人力提升機(jī)傳動方案的擬定與分析計算設(shè)計【含CAD圖紙+PDF圖】

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無錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 相關(guān)資料 題目：人力提升機(jī)傳動方案的擬定 與計算設(shè)計 信機(jī)系 機(jī)械工程及自動化專業(yè) 學(xué) 號： 0923819 學(xué)生姓名： 夏前虎 指導(dǎo)教師： 陳偉明 （職稱：副教授） （職稱： ） 2013年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 題目：人力提升機(jī)傳動方案的擬定 與計算設(shè)計 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化專業(yè) 學(xué) 號： 0923819 學(xué)生姓名： 夏前虎 指導(dǎo)教師： 陳偉明 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2012 年 12 月 課題來源 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外墻涂層、裝飾以及物業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機(jī)已被廣大用戶所采用，同時人力提升機(jī)也成為了野外電力設(shè)備安裝的專用設(shè)備。 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等） 人力提升機(jī)在國內(nèi)尚無申請專利，運(yùn)用較多的是電力提升機(jī)和電力升降機(jī)。此項設(shè)計是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新的思想結(jié)合的成果。任務(wù)來源于社會生產(chǎn)實踐。人力提升機(jī)是用于建筑外墻裝飾和野外電力設(shè)備安裝等專用設(shè)備。在無電源供應(yīng)的情況下可人力輕松操縱上下輸送物料和人員填補(bǔ)該產(chǎn)品系列中的缺失。 研究內(nèi)容 人力提升的總重量為350 kg,提升速度5m/min。將輸入軸上腳踏的力和力矩傳遞到輸出軸上。輸出軸帶動槽輪轉(zhuǎn)動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用驅(qū)動整個機(jī)器在鋼絲繩上下移動。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 先市場上調(diào)研，分析現(xiàn)有的一些現(xiàn)有的人力提升機(jī)，然后制定設(shè)計方案 總體布局完成后進(jìn)一步與廠方交換意見然后按廠方要求改進(jìn)設(shè)計 本課題由個學(xué)生單獨(dú)完成 研究計劃及預(yù)期成果 研究計劃： 2012年10月12日-2012年12月25日：按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告書。 2013年1月11日-2013年3月5日：填寫畢業(yè)實習(xí)報告。 2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計開題報告。 2013年3月15日-2013年3月21日：學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的英文材料。 2013年3月22日-2013年4月11日：人力提升機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計。 2013年4月12日-2013年4月25日：相關(guān)的圖紙的完善。 2013年4月26日-2013年5月20日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。 預(yù)期成果： 最后形成完整人力提升機(jī)傳動系統(tǒng)說明書，具有相關(guān)圖紙 ，所設(shè)計的設(shè)備性能符合主要技術(shù)參數(shù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易安裝、維護(hù)；設(shè)備運(yùn)行安全可靠。 特色或創(chuàng)新之處 簡易、造價較低、效率高，具備這樣的條件 已具備的條件和尚需解決的問題 已具備：已有一份資料 尚需解決：各種標(biāo)準(zhǔn)及圖冊資料 指導(dǎo)教師意見 同意作為畢業(yè)設(shè)計課題 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 目 錄 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯及原文 三、學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計（論文）計劃、進(jìn)度、檢查及落實表” 四、實習(xí)鑒定表 編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目： 人力提升機(jī)傳動方案的擬定 與計算設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923819 學(xué)生姓名： 夏前虎 指導(dǎo)教師： 陳偉明（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 人力提升機(jī) 傳動方案的擬定與分析計算設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立 進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特 別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不 包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 97 學(xué) 號： 0923819 作者姓名： 2012 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目人力提升機(jī)傳動方案的擬定與分析計算設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外 墻涂層、裝飾以及物業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機(jī)已被 廣大用戶所采用，同時人力提升機(jī)也成為了野外電力設(shè)備安裝的專 用設(shè)備。使用人力提升機(jī)省工、省費(fèi)用、安全，大大減輕了工人勞 動強(qiáng)度，提高了施工進(jìn)度。據(jù)統(tǒng)計，使用人力提升機(jī)施工，其施工 費(fèi)用僅為腳手架的 70%，生產(chǎn)率是腳手架的三倍，所以人力提升機(jī) 有著廣闊的發(fā)展前景。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 完成相關(guān)的零件圖和裝配圖，其中包括三維圖和二維圖; 按學(xué)校要求完成畢業(yè)論文（不少于 8000 字） ； 完成英文翻譯（不少于 3000 字；英文資料翻譯要正確表達(dá)原文 的含義，語句通順） II 設(shè)備性能符合主要技術(shù)數(shù)據(jù) ;設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易安裝、維護(hù)；設(shè) 備運(yùn)行安全可靠。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 97 班 姓名 夏前虎 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 社會的飛速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的復(fù)雜，越來越多的領(lǐng)域需要各種各樣的起重機(jī)械，人 力提升機(jī)是用于建筑外墻裝飾和野外電力設(shè)備安裝等專用設(shè)備。人力可輕松操縱上下輸 送物料和人員填補(bǔ)該產(chǎn)品系列中的缺失在無電源供應(yīng)的情況下。所以任務(wù)來源于社會生 產(chǎn)實踐。此項設(shè)計是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新的思想結(jié)合的成果。人力提升機(jī)在國內(nèi)尚無申請 專利，運(yùn)用較多的是電力提升機(jī)和電力升降機(jī)。 此設(shè)計主要考慮到功能實現(xiàn)，尺寸限制，結(jié)構(gòu)，操作簡單。以機(jī)械原理以及機(jī)械設(shè) 計的理論知識為依據(jù)，對齒輪傳動機(jī)構(gòu)，螺紋傳動以及其他幾種常見機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳盡的分 析， 選擇合適的方案。用所學(xué)的工程圖學(xué)和三維制圖 UG 的知識畫出裝配圖，和零件圖。 本設(shè)計內(nèi)容包括一級齒輪傳動，二級齒輪傳動，鋼絲繩的繞法，棘輪的自鎖。主動 軸上的齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合將腳踏上的力和力矩傳遞到輸出軸上。輸出軸上的齒 輪再將力和力矩通過齒套傳遞到槽輪的齒輪上，帶動槽輪轉(zhuǎn)動，再與下方的齒輪嚙合帶 動下面槽輪的轉(zhuǎn)動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用鋼絲繩帶動整個機(jī) 器在鋼絲繩上下移動。 關(guān)鍵詞：升降機(jī)；齒輪；傳動；棘輪；自鎖； IV ABSTRACT With the development at full speed of the summary society ,the recovery of the mechanical trade,more and more fields need to use various kinds of handling machinery.Human elevator is used for exterior wall decoration and outdoor power equipment and other special equipment installed.In the case of no power supply can easily manipulate the human upper and lower transport of materials and personnel to fill the lack of product line.Mission is from the practice of social production. The design of the structure is the traditional combination of innovative ideas and results. Human elevator has no patent in China, more electricity and power lift hoist have been used. This design is mainly taking into account the implementation of function, size limits,structure, simple operation.mechanical principles and mechanical design is based on the theoretical knowledge, Worm gear drive mechanism, Screw drive as well as several other detailed analysis of common institutions, Choose the appropriate option.The principle according to clutch the clutch mode and select the appropriate bodies Learned to use engineering graphics and three-dimensional mapping of knowledge UG draw assembly drawings, and parts diagram. The design includes a gear drive, second gear, wire rope around the law, the design of the clutch, fan gear, self-locking worm and worm. Take the initiative and drive shaft gear shaft gear mesh on the pedal force and the moment passed on to the output shaft. Output shaft of the gear teeth and then sets of force and torque delivered to the tank through the gear wheel, the drive sheave rotation, then driven gears meshing with the bottom of the tank below the rotating wheel,Re-engagement with the bottom of the drive gear wheel rotation slot below, the use of wire rope and there is no relative slip between the sheaves to drive the entire machine using steel wire rope move up and down. Keywords: hoist；gear ；transfer motion;worm;self-locking; V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .1 2 方案擬定 .3 3 功能原理及運(yùn)動特點(diǎn) .5 3.1 功能原理 .5 3.2 運(yùn)動特點(diǎn) .7 4 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 .9 4.1 確定總傳動比 .9 4.2 分配傳動比 .9 4.3 各軸運(yùn)動和動力參數(shù)確定 .9 4.3.1 各軸轉(zhuǎn)速 .9 4.3.2 各軸輸入功率 .9 4.3.3 各軸輸出功率 .9 4.3.4 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 .9 5 選擇鋼絲繩型號 .11 6 齒輪、棘輪的設(shè)計 .13 6.1 主動軸上齒輪傳動的設(shè)計計算 .13 6.1.1 齒輪材料，熱處理及精度 .13 6.1.2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 .13 6.1.3 設(shè)計計算 .14 6.1.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 .15 VI 6.2 從動輪上齒輪傳動的設(shè)計和計算 .17 6.2.1 齒輪材料，熱處理及精度 .17 6.2.2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 .18 6.2.3 設(shè)計計算 .18 6.2.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 .20 6.3 棘輪的設(shè)計 .22 6.3.1 棘輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 .22 6.3.2 棘輪裝置的優(yōu)缺點(diǎn) .22 6.3.3 棘輪機(jī)構(gòu)中的主要問題 .22 6.3.4 棘輪幾何尺寸的計算 .22 7 軸、軸承和軸鍵的設(shè)計和校核 .25 7.1 主動軸的設(shè)計校核 .25 7.1.1 選擇軸的材料 .25 7.1.2 初步計算軸的最小直徑 .25 7.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .26 7.1.4 按彎矩合成力校核軸的強(qiáng)度 .26 7.2 從動軸的設(shè)計校核 .29 7.2.1 輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩 .29 7.2.2 初步確定軸的最小直徑 .29 7.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .29 7.2.4 按彎矩合成力校核軸和強(qiáng)度 .30 7.3 滾動軸承的選擇與校核 .35 7.3.1 主動軸軸承的型號選擇和設(shè)計 .35 7.3.2 中間軸滾動軸承的型號選擇和計算 .37 8 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .39 8.1 主體設(shè)計 .39 8.2 對附件設(shè)計 .39 9 結(jié)論與展望 .43 9.1 結(jié)論 .43 VII 9.2 不足之處與未來展望 .43 致謝 .45 參考文獻(xiàn) .46 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外墻涂層、裝飾以及物 業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機(jī)已被廣大用戶所采用，同時人力提升機(jī)也成為 了野外電力設(shè)備安裝的專用設(shè)備。人力可輕松操縱上下輸送物料和人員填補(bǔ)該產(chǎn)品系列 中的缺失在無電源供應(yīng)的情況下。使用人力提升機(jī)省工、省費(fèi)用、安全，大大減輕了工 人勞動強(qiáng)度，提高了施工進(jìn)度。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 人力提升機(jī)在國內(nèi)尚無申請專利，運(yùn)用較多的是電力提升機(jī)和電力升降機(jī)。據(jù)統(tǒng)計， 使用人力提升機(jī)施工，其施工費(fèi)用僅為腳手架的 70%，生產(chǎn)率是腳手架的三倍，但是由 于多種原因建筑施工中高處業(yè)人力提升機(jī)墜落事故時有發(fā)生，這不僅造成人生傷亡，經(jīng) 濟(jì)損失和社會影響，而對高處作業(yè)人力提升機(jī)使用日益增多的今天，人力提升機(jī)的質(zhì)量 成為關(guān)注的焦點(diǎn)，這就要求從事高處作業(yè)提升機(jī)的設(shè)計制造部門應(yīng)該加強(qiáng)產(chǎn)品安全性能 的開發(fā)，同時確定人力提升機(jī)產(chǎn)品安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范國內(nèi)市場。必須保證人力提升機(jī) 安裝后符合安裝要求，加大對施工人員的安全培訓(xùn)，以確保安全。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 人力提升的總重量為 350 kg,提升速度 5m/min。將輸入軸上腳踏的力和力矩傳遞到輸 出軸上。輸出軸帶動槽輪轉(zhuǎn)動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用驅(qū)動整 個機(jī)器在鋼絲繩上下移動。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 2 方案擬定 方案一:由葫蘆想到滑輪組結(jié)構(gòu)，利用鋼絲繩繞在滑輪組上由繩帶動整個機(jī)器實現(xiàn)上 下移動。傳動：滑輪組上的齒輪跟輸出軸上的齒輪嚙合傳動，依次一系列的齒輪嚙合實 現(xiàn)從主動軸（人力腳踏動力）到輸出軸再到滑輪組上的齒輪傳遞動力。制動：兩個蝸桿 自鎖的原理（螺旋升角小于當(dāng)量摩擦角）阻止滑輪組的轉(zhuǎn)動。 方案二：采用鏈傳動，將主動軸上的力通過鏈條傳遞到輸出軸上，制動采用棘輪機(jī) 構(gòu)制動 方案三：通過齒輪嚙合傳動，通過齒輪的二級傳動，將主動軸上的輸入力放大，制 動采用棘輪機(jī)構(gòu)。 通過計算對比上述三個方案的優(yōu)劣： 方案一采用蝸桿自鎖的原理，蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似在嚙合處有相對滑動。 當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時會產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱， 使?jié)櫥闆r惡化，因此摩擦損失較大，效率底，當(dāng)傳動具有自鎖性時效率僅為 0.4 左右。 方案二：采用鏈傳動，優(yōu)點(diǎn)是可以降低成本，整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，但鏈 傳動不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲，不宜用在載荷變化 很大和急速反轉(zhuǎn)的場合。 方案三：采用齒輪傳動提高了效率，同時采用棘輪制動，有效的減小了整體尺寸。 綜上所述采用方案三。 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 3 3 功能原理及運(yùn)動特點(diǎn) 3.1 功能原理 如圖 3.1 所示為人力提升機(jī)裝配圖。本機(jī)構(gòu)是一種升降機(jī)裝置，主要由三部分組成： 1.傳動部分；2.繞線部分；3.制動部分。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 3.1 裝配圖 圖 3.2 傳動系統(tǒng)圖 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 5 如圖 3.2 所示傳動部分主要是在主軸箱內(nèi)，如圖二所示，由主動軸 3、從動軸 4、齒 輪 3、棘輪機(jī)構(gòu) 11、齒輪 12、擋圈 14、以及齒輪 1 組成。主動軸 3 和腳踏連接，可以由 人直接驅(qū)動。在工作狀態(tài)，主動軸上的齒輪 1 同時帶動裝在從動軸上的齒輪 12 轉(zhuǎn)動，齒 輪 12 與軸采用螺紋連接，齒輪 12 正轉(zhuǎn)壓緊棘輪 11，帶動軸轉(zhuǎn)動，齒輪 3 再與大齒輪嚙 合傳動，再通過繞線部分參照圖 1，主要由兩個大齒輪，兩個壓緊輪裝置 7，防護(hù)罩 4， 彈簧 3 和彈簧 6 以及殼體組成，鋼絲繩繞在兩個齒輪的繞線槽中。齒輪的繞線槽的截面 成梯形狀，鋼絲繩在其中越壓越緊，從而保證鋼絲繩與齒輪之間沒有相對滑動，即不會 打滑。兩個壓緊輪裝置 7 控制了鋼絲繩在線槽中的包角，從而確定了此部分的傳動效率。 防護(hù)罩 4 能保證在齒輪 5 上穿鋼絲繩順利進(jìn)行，并且可以防止當(dāng)繩處于松弛狀態(tài)時，跑 出繞線槽。 制動部分主要有：圖 2 中棘輪機(jī)構(gòu) 11 和齒輪 12 組成，當(dāng)提升重物時，主動軸上的 齒輪 1 與從動軸上的齒輪 12 嚙合，齒輪 12 與軸螺紋連接壓緊棘輪帶動從動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng) 主動軸停止時，棘輪受到棘爪的作用逆止，當(dāng)齒輪 12 反轉(zhuǎn)時，將棘輪松開，齒輪 12 被 擋圈擋住時，帶動軸反轉(zhuǎn)將重物放下，當(dāng)主動軸停轉(zhuǎn)時，由于重物的作用使軸反轉(zhuǎn)，使 棘輪被壓緊制動。 3.2 運(yùn)動特點(diǎn) 該升降機(jī)主要能實現(xiàn)二個功能：第一，人踩著腳踏能往上走，不踩的時候能自鎖停 在原位；第二，人反踩腳踏能往下走，不踩的時候能自鎖停在原位；以下我將介紹實現(xiàn) 這些功能的原理： 第一種功能的實現(xiàn)原理是：當(dāng)人踩腳踏時，踩腳踏的力通過一系列齒輪傳動放大到 足以克服整個升降機(jī)的重力，從而能往上走。當(dāng)人不踩腳踏時，在棘輪機(jī)構(gòu)作用的情況 下，克服了整個機(jī)器的重力，從而使得升降機(jī)停在原位。 第二種功能的實現(xiàn)原理與第一種一樣。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 4 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 4.1 確定總傳動比 根據(jù)提升機(jī)的提升速度為 5m/s,根據(jù)經(jīng)驗初定槽輪直徑為 110mm min/418.05.143260rRvn （4.1） 根據(jù)經(jīng)驗假設(shè)人蹬腳踏的速度為 70r/min，則總的傳動比為 8.41. 7nima （4.2） 4.2 分配傳動比 ai0i （4.3） 式中 分別為一級齒輪和二級齒輪的傳動比。為使一級齒輪結(jié)構(gòu)不過大，0,i 初步取 1.47 ，則二級齒輪傳動比為 i 3.302 （4.4）0/a 4.3 各軸運(yùn)動和動力參數(shù)確定 4.3.1 各軸轉(zhuǎn)速 70/1.4747.619r/min n0/im （4.5） 47.619/3.30214.421r/mn1/i 4.3.2 各軸輸入功率 0.1kWdP 2 0.10.980.990.097kW Ip3 （4.6） 2 0.0970.990.970.093WI3 24=0.0930.990.960.085kWP 4.3.3 各軸輸出功率 0.98=0.095 kW (4.7) 0.98=0.091kW 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 7 0.98=0.086kWP 4.3.4 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 = Nm (4.8)1Td0i1 主動軸的輸出轉(zhuǎn)矩 =9550 =95500.1/70=13.64Nm （4.9）dmdnP 所以: =13.641.470.96= 19.25NmT0i1 =19.253.3020.980.95=59.14Nm2 = =59.140.950.97=54.50Nm34 輸出轉(zhuǎn)矩： 0.98=18.87 Nm （4.10） T 0.98=57.97 Nm 0.98=53.41Nm 表 4-1 運(yùn)動和動力參數(shù) 功率 P KW 轉(zhuǎn)矩 T Nm 軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉(zhuǎn)速 r/min 主動軸 0.1 13.64 70 1 軸 0.097 0.095 19.25 18.87 47.62 2 軸 0.093 0.091 59.14 57.96 14.42 3 軸 0.088 0.086 54.50 53.41 14.42 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 5 選擇鋼絲繩型號 根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊第五版第 2 卷第 11 章 2、1、3 鋼絲繩直徑的計算與選擇選用鋼絲繩 的直徑。 鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按式 d= sc （5.1） d -鋼絲繩最小直徑 mm， C -選擇系數(shù) mm/ 2 1N S -鋼絲繩最大工作靜拉力 由表 8-1-15 可查的 C=0.140 安全系數(shù)為 9，由提升機(jī)重量為 350kg d =0.140 x =8.3 10 x35 （5.2） 再由 2.1.5 一般用途鋼絲繩中，適用于機(jī)械建筑貨用索道等行業(yè)使用的各種圓股鋼絲 繩,可選用鋼絲繩 6X37(b)類 典型結(jié)構(gòu)為 6X37(1+6+12+18) 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 9 6 齒輪、棘輪的設(shè)計 6.1 主動軸上齒輪傳動的設(shè)計計算 6.1.1 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 （1) 齒輪材料及熱處理 材料：高速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒輪齒數(shù)45 =171Z 高速級大齒輪選用 鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS 45 Z =iZ =1.4717=24 （6.1）21 取 Z =25.2 齒輪精度 按 GB/T100951998，選擇 7 級，齒根噴丸強(qiáng)化。 6.1.2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 21 31 )(2HEdtt ZuTK （6.2） 確定各參數(shù)的值: (1) 試選 =1.6tK 查課本 圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z =2.433 217PH 由課本 圖 10-26 578.0182.0 則 6.8.0. (2) 由課本 公式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)數(shù)2 N =60n j =60701（18300 ） (6.3)1hL10 =1.008 h80 N = =0.6810 h 2 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 (3) 查課本 10-19 圖得：K =0.93 K =0.96203P12 (4) 齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用 公式 10-12 得:205P = =0.93550=511.5 (6.4)H1SHN1limMa = =0.96450=432 (6.4)2KN2li P 許用接觸應(yīng)力 (6.5)aHH 75.412/)35.1(/)(21 (5) 查課本由 表 10-6 得： =189.8MP 201PEZa 由 表 10-7 得: =15d T=95.510 =95.510 0.1/70 (6.6)51/nP5 =1.310 N.mm4 6.1.3 設(shè)計計算 (1) 小齒輪的分度圓直徑 d t1 (6.7)32.4m5.7418932.1.61032 )(342131 HEdtt ZuTK (2) 計算圓周速度 (6.8) sndt /.00.7.01 (3) 計算齒寬 b 和模數(shù) ntm 計算齒寬 b b= =34.71mm (6.9)td1 計算摸數(shù) m n 初選螺旋角 =14 (6.10)81m9.174cos.3cos1Zdtnt (4) 計算齒寬與高之比 hb 齒高 h=2.25 =2.251.981=4.5mmntm 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 11 （6.11).75.431hb (5) 計算縱向重合度 =0.318 =1.348 (6.12)1d 14tan738.0tan (6) 計算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) =1A 根據(jù) v=0.13m/s,7 級精度 , 查課本由 表 10-8 得210P 動載系數(shù) K =1.07,V 查課本由 表 10-4 得 K 的計算公式:196PH K = +0.2310 b (6.13)H)6.01(8.2.2d3 =1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.2310 10.8=1.40 查課本由 表 10-13 得: K =1.35195F 查課本由 表 10-3 得: K = =1.43PH 故載荷系數(shù): KK K K K =11.071.21.40=1.80 (6.14) (7) 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d =d = mm (6.15)1tt/3 09.36.18743 (8) 計算模數(shù) nm (6.16)mZ5.27cos09.6cos1 6.1.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式 (6.17)nm)(cos21 23FSadYZKT 確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù)： KK K K K =11.071.21.351.73 (6.18) 根據(jù)縱向重合度 ，從圖 10-28 查的螺旋角影響系數(shù) =0.88348.1 Y 計算當(dāng)量齒數(shù) （6.19)6.1893.07cos331 COSZV (6.20)4.2.514s20332V 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 查取齒形系數(shù)，由表 10-15 查的 Y 2.592 Y 2.211 查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表 10-5 查的 Y 1.596 Y 1.774 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=13.64KN 初選寬系數(shù) ，按對稱布置，查得 =1dd 初選螺旋角 o14 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 1.88-3.2（ ） (6.21)21Zcos 1.883.2（1/241/78）cos14 1.655 計算大小齒輪的 并加以比較FSY 安全系數(shù)由表查得 S 1.25 工作壽命一班制，10 年，每年工作 300 天 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N160nj 6070183001101.008 hhL 810 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2N1/u1.008 h/1.47=0.68h0 查課本由 表 10-20c 得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限 208P 小齒輪 大齒輪aFM51aFMP382 查課本由 表 10-18 得彎曲疲勞壽命系數(shù) :97 K =0.86 K =0.93 1N2N 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 = (6.22)F1 14.307.15860SF = (6.22)2 .2.92N 01347.307561FSY （6.23） 5.4.252FS 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 13 大齒輪的數(shù)值大.選用. 6.1.5 設(shè)計計算 (1) 計算模數(shù) (6.24)nm)(cos21 23FSadYZKT = 3 2 465.4103.01cs8.07o =0.8104 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計n 算的法面模數(shù)，按 GB/T1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 m =2mm 但為了同時滿足接觸疲勞 強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d =33.7mm.于是由:1 取 z =17 (6.25)5.74co36.82z1nms 那么 z =1.4717=25 2 (2) 幾何尺寸計算 計算中心距 a= (6.26)m29.431c257cos)(21 oszn 將中心距圓整為 44mm 按圓整后的中心距修正螺旋角 (6.27)o02.149.32)57(arcos2)(cosar1 Z 因 值改變不多,故參數(shù) , , 等不必修正.kh 計算大.小齒輪的分度圓直徑 35.04mm (6.28)o02.14cs7od21nmZ d = mm (6.29)2 53. 計算齒輪寬度 B= 圓整的 402B351 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 6.2 從動輪上齒輪傳動的設(shè)計和計算 6.2.1 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 1 齒輪材料及熱處理 （1）材料：高速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)45 =25Z 高速級大齒輪選用 鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS Z =iZ =3.30225=82.55 取 Z =83. （6.30）21 2 （2）齒輪精度 按 GB/T100951998，選擇 7 級，齒根噴丸強(qiáng)化。 6.2.2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 2131 )(2HEdtt ZuTK 確定各參數(shù)的值: （1）試選 =1.6tK 查課本 圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z =2.433 215PH 由課本 圖 10-26 478.0182.0 則 6.8.07. （2）由課本 公式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)數(shù)2 N =60n j =6063.31（18300 ）1hL10 =0.68 h80 N =0.2010 h2 （3）查課本 10-19 圖得：K =0.93 K =0.96203P12 （4）齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用 公式 10-12 得:205P = =0.93550=511.5 H1SHN1limMPa = =0.96450=432 2KN2li 許用接觸應(yīng)力 PaHH 75.412/)35.1(/)(21 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 15 （5）查課本由 表 10-6 得： =189.8MP 198PEZa 由 表 10-7 得: =0.25201d T=95.510 =95.510 0.095/47.651/nP5 =1.910 N.mm4 6.2.3 設(shè)計計算 （1）小齒輪的分度圓直徑 d t1m635.74189320.192)(2423 HEdtt ZuTK （2）計算圓周速度 smndt /09.16034.3160 （3）計算齒寬 b 和模數(shù) nt 計算齒寬 b b= =36mmtd1 計算摸數(shù) m n 初選螺旋角 =14 m397.1254cos36cos1Zdtnt （4）計算齒寬與高之比 hb 齒高 h=2.25 =2.251.397=3.14mmntm 1.46.3hb （5）計算縱向重合度 =0.318 =1.9031d 1tan258.0tan （6）計算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) =1A 根據(jù) v=0.09m/s,7 級精度, 查課本由 表 10-8 得194P 動載系數(shù) K =1.07,V 查課本由 表 10-4 得 K 的計算公式:194PH 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 K = +0.2310 bH)6.01(8.2.2d3 =1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.2310 10.8=1.423 查課本由 表 10-13 得: K =1.35198PF 查課本由 表 10-3 得: K = =1.25H 故載荷系數(shù): K K K K K =11.071.21.42=1.82 （7）按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d =d = mm1tt/3 58.73.6123 （8）計算模數(shù) nmmZ4.25cos8.7cos1 6.2.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式 nm)(cos21 23FSadYZKT 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 計算載荷系數(shù)： K K K K K =11.071.21.351.73 根據(jù)縱向重合度 ，從圖 10-28 查的螺旋角影響系數(shù) =0.88348.1 Y 計算當(dāng)量齒數(shù) 5.27913.04cos25331 COSZV .8s0332V 查取齒形系數(shù)，由表 10-15 查的 Y 2.592 Y 2.211 查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表 10-5 查的 Y 1.596 Y 1.774 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=18.87KN 初選寬系數(shù) ，按對稱布置，查得 =1dd 初選螺旋角 o14 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 17 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 1.88-3.2（ ） 1.883.2（1/241/78）21Zcos cos14 1.655 計算大小齒輪的 并加以比較FSY 安全系數(shù)由表查得 S 1.25 工作壽命一班制，10 年，每年工作 300 天 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N160nj 6070183001101.008 hhL 810 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2N1/u1.008 h/1.47=0.68h0 查課本由 表 10-20c 得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限 208P 小齒輪 大齒輪aFM51aFMP382 查課本由 表 10-18 得彎曲疲勞壽命系數(shù) :97 K =0.86 K =0.93 1N2FN 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 =F1 14.307.15860SKFN =2 .2.92 03471.307561FSY .4.22S 大齒輪的數(shù)值大.選用. 設(shè)計計算 計算模數(shù) nm)(cos21 23FSadYZKT = 3 2 465.410.780cs87.1o =0.9mm 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計n 算的 法面模數(shù)，按 GB/T1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取 m =1.5mm 但為了同時滿足接觸 疲勞強(qiáng) 度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d =37.58mm.于是由:1 取 z =25.24 1co58.73z1nms 那么 z =3.30225=83 2 幾何尺寸計算 計算中心距 a= m89.164c235cos)(21 o szn 將中心距圓整為 112mm 按圓整后的中心距修正螺旋角 o06.14.32)85(arcos2)(csar1 Z 因 值改變不多,故參數(shù) , , 等不必修正.kh 計算大.小齒輪的分度圓直徑 1d4m5.19.3cosnmZ d = mm2 .7.28 計算齒輪寬度 B= d 圓整的 mmm452B01 6.3 棘輪的設(shè)計 6.3.1 棘輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 （1）棘輪的組成： 棘輪的基本組成，棘輪、棘爪。 6.3.2 棘輪裝置的優(yōu)缺點(diǎn) （1）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、運(yùn)動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。 （2）缺點(diǎn)：工作時有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動精度較差。使用于速度較低和載荷不大 的 場合。 6.3.3 棘輪機(jī)構(gòu)中的主要問題 正壓力Pn 摩擦力 F 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 19 要求在工作時，棘爪在 Pn 和 F 的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。 6.3.4 棘輪幾何尺寸的計算 齒數(shù)：選擇棘輪齒數(shù) 14 模數(shù)：模數(shù) 4 頂圓直徑： 根據(jù)計算式： da=mz (6.31) 帶入數(shù)據(jù)得： da=56 齒間距： 根據(jù)計算式： p=m ( 6.32) 代入數(shù)據(jù)得: p=12.6 齒頂高： 根據(jù)計算式: h=0.75m 得: h=3 齒頂弦長： 根據(jù)計算式: a=m 得: a=4 棘爪工作面長度： 根據(jù)計算式: a1=0.6a (6.33) 得: a1=2.4 齒偏角： =20 棘輪寬： 根據(jù)計算式: b=4m 得: b=16 棘爪斜高、齒斜高： 根據(jù)計算式: h1=hh/cos 代入數(shù)據(jù)得: h1=h=2.4 棘輪齒根圓角半徑： rf =1.5 棘爪尖端圓角半徑： r1=2 棘爪長度: 根據(jù)計算式: L=2p 代入數(shù)據(jù)得: L=25.2 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 6.2 棘輪的零件圖 （14）對棘輪的壓力的壓潰強(qiáng)度 由 sc = /(bh)， = 2t/之值代入 t= 1925kgcm =5.6cm b = 16cm h = 3m sc= 1925x2/5.6/1.6/3 =1.43kg/mm2 容許壓應(yīng)力的范圍1.2 15 齒輪端面與內(nèi)機(jī) 壁距離 22 10 續(xù)表 8-1 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚 m,1 85.0,.119 8.51m 軸承端蓋外徑 2D+（55.5）3d120（1 軸）125（2 軸） 150（3 軸） 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓 距離 S2S120（1 軸）125（2 軸） 150（3 軸） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 38 9 結(jié)論與展望 9.1 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計目的在于讓我們學(xué)習(xí)設(shè)計的思想，同時也是對已學(xué)理論知識的鞏固過程。 這次畢業(yè)設(shè)計過程讓我深深體會到實踐經(jīng)驗的重要性，好多零件位置、大小都有數(shù)據(jù)可 查，而那些數(shù)據(jù)就是人類通過長期的生產(chǎn)實踐所獲得的。第一次設(shè)計因為沒有經(jīng)驗又考 慮不周全，導(dǎo)致我將齒輪設(shè)計了三、四遍，不是數(shù)據(jù)查錯就是漏掉考慮某個數(shù)據(jù)的影響， 原本以為就是小數(shù)點(diǎn)之差，不會對結(jié)果造成很大的影響，可是經(jīng)過分析多次所得的數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)“差之毫厘，失之千里” ，所以在以后的設(shè)計中不能有半點(diǎn)馬虎，不然后果很嚴(yán)重， 輕者造成資源的損失、材料的浪費(fèi)，重者也許會導(dǎo)致工業(yè)事故。設(shè)計人員的綜合素質(zhì)很 重要，我們要從現(xiàn)在就培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。 理論和實踐同等重要。理論能指導(dǎo)實踐，使你能事半功倍，實踐能上升成為理論， 為以后的設(shè)計打下基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)的專業(yè)知識綜合的應(yīng)用起來，這非常重 要。 機(jī)械設(shè)計需要個人不斷積累不斷思考，不能為了機(jī)械而機(jī)械，一定要有自己的想法， 形成自己的風(fēng)格，也要有創(chuàng)新。說到這點(diǎn)，我要深刻反省，有很多東西都是靠模仿，并 沒有自己的創(chuàng)新，也明白了自己還有很多的不足。 把設(shè)計搞好就必須安心的學(xué)習(xí)，虛心向別人請教，耐心的對待每一個問題，不放 過任何一個自己遇到的問題，要善于發(fā)現(xiàn)問題。當(dāng)然，多多幫助你能幫上的人，這是雙 贏的行為! 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 39 9.2 不足之處與未來展望 此外對我影響最深的是，發(fā)現(xiàn)課堂學(xué)的東西還不夠扎實，遇到很多的問題，還要通 過查書來去定。畢業(yè)設(shè)計不僅讓我們鞏固了本科目的只是，還讓我從新學(xué)到了在已經(jīng)學(xué) 習(xí)的科目中沒有掌握，或者是自己不知道的只是點(diǎn)。難能可貴的是，畢業(yè)設(shè)計讓我知道 了，我一直引以為傲的 CAD 還有很多的不足，很多細(xì)小的點(diǎn)都沒有掌握，通過這次設(shè)計， 我深知踏實學(xué)習(xí)的重要性， 。當(dāng)然，老師在此次畢業(yè)設(shè)計中對我的指導(dǎo)是最重要的，老師 讓我明白了一切。 老師以及同學(xué)對我的設(shè)計提出許多寶貴的意見，在此致以衷心的感謝！ 照規(guī)矩來，正如老師說的，做事的態(tài)度很重要!凡事都要全力以赴，認(rèn)真努力去做， 希望老師能指出我設(shè)計中的錯誤，繼續(xù)鞭笞我！ 畢業(yè)設(shè)計目的在于讓我們學(xué)習(xí)設(shè)計的思想，同時也是對已學(xué)理論知識的鞏固過程。 這次畢業(yè)設(shè)計過程讓我深深體會到實踐經(jīng)驗的重要性，好多零件位置、大小都有數(shù)據(jù)可 查，而那些數(shù)據(jù)就是人類通過長期的生產(chǎn)實踐所獲得的。第一次設(shè)計因為沒有經(jīng)驗又考 慮不周全，導(dǎo)致我將齒輪設(shè)計了三、四遍，不是數(shù)據(jù)查錯就是漏掉考慮某個數(shù)據(jù)的影響， 原本以為就是小數(shù)點(diǎn)之差，不會對結(jié)果造成很大的影響，可是經(jīng)過分析多次所得的數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)“差之毫厘，失之千里” ，所以在以后的設(shè)計中不能有半點(diǎn)馬虎，不然后果很嚴(yán)重， 輕者造成資源的損失、材料的浪費(fèi)，重者也許會導(dǎo)致工業(yè)事故。設(shè)計人員的綜合素質(zhì)很 重要，我們要從現(xiàn)在就培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。 此外讓我影響頗深的是以前課堂上不會的知識，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計中反復(fù)查找逐 漸有所認(rèn)識，但是因為時間不夠充分，設(shè)計整體來說還考慮的還不夠周全，書也還沒有 完全理解。還有意外收獲就是自己的計算機(jī)能力得到了一次鍛煉的機(jī)會，親自動手受益 非淺。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 40 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計， 由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起 工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師陳 偉明老師。陳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計 草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心 的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是陳老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩 陳老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積 極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使 用方面，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計，我要感謝我的母校無錫太湖學(xué)院，是 母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師， 是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家！。 人力提升機(jī)傳動方案的擬定與計算設(shè)計 41 參考文獻(xiàn) 1 陳鐵鳴.新編機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊 M.北京：高等教育出版社，2003 2 孫橫,傅則紹.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，1993 3 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計 M.北京：高等教育出版社，1994 4 周開勤.機(jī)械零件手冊 M.北京：高等教育出版社，1989 5 申永勝.機(jī)械原理教程 M.北京：清華大學(xué)出版社，1999 6 濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計（第七版)M.北京：高等教育出版社，2002 7 龔溎義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊 M.北京：高等教育出版社，2002 8 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